Tausta
Eurooppalaisilla terästeollisuudella ja koneenrakennusteollisuudella on tärkeä rooli haasteiden ratkaisemisessa liittyen uuteen ilmastonsuojelustrategiaan, jonka Euroopan komissio ilmoitti marraskuussa 2018 ja joka tähtää YK:n vuoden 2015 Pariisin sopimuksen tavoitteiden saavuttamiseen. Tämän mukaisesti tavoitteena on saada aikaan hiilineutraali Eurooppa vuoteen 2050 mennessä.
Mitä tulee Suomen panokseen ilmastonmuutoksen torjunnassa, laajamittaiset muutokset ja kehitys terästeollisuudessa ovat ratkaisevia saavutettaessa haastavia tavoitteita, kuten osoittavat metallin tuotannolle asetetut poikkeukselliset päästötavoitteet, jotka vaikuttavat voimakkaasti koko suomalaiseen teknologiateollisuuteen. Tässä yhteydessä Suomen kunnianhimoinen tavoite on saavuttaa hiilineutraalius jo vuoteen 2035 mennessä ja olla sen jälkeen hiilinegatiivinen.
Uutuusarvo
FOSSA2-projekti perustuu kolmeen täysin uuteen käsitteeseen:
Fossiilittoman teräksen arvoketju ja kierrätys muuttavat olemassa olevien yritysten logiikkaa ja liiketoimintamalleja ja luovat uusia malleja fossiilittomalle arvoketjulle. Tässä uudessa maailmanjärjestyksessä teräksen tuotanto ja sovellukset nousevat kriittisiksi, mikä edellyttää yrityksiä uudistamaan tulologiikkaansa arvoperusteiseen ajatteluun pelkän kustannusperusteisen hinnoittelun sijaan.
Läpimurtoterästen ja -teräsovellusten kehittämisen kestävien tuotantoreittien avulla pyritään kehittämään fossiilittomia 3. ja 4. sukupolven kuumavalssattuja ja kylmävalssattuja korkealujuusteräksiä. Lisäksi tavoitteena on perustaa fossiilittomia arvoketjuja Suomen metalliteollisuuteen. Kehitetyt uudet teräslajit tulevat olemaan lujuudeltaan välillä 700–2000 MPa ja venymältään noin 15–30 %, yhdistettynä erittäin hyvään matalalämpötilan iskusitkeyteen, hitsattavuuteen, muovattavuuteen ja korkeaan kestävyyteen ilman liiallista kallista seostuselementtien käyttöä. Useita edistyneitä prosessisuunnitelmia harkitaan erilaisille innovatiivisille käsitteille, kuten suoralle karkaistuille (ja ositettuille) teräksille, edistyneille keski-Mn-teräksille sekä nanostrukturoiduille martensiittisille ja bainiittisille teräksille. Tämän työpaketin vaikutus tulee olemaan ainutlaatuinen merkittävien CO2-päästöjen vähentämisessä uusien fossiilittomien terästen kehittämisen ja käytön, fossiilittoman arvoketjun toteuttamisen sekä kevytrakenteiden suunnittelun ja käytön avulla, mikä mahdollistaa suuremmat energiankulutuksen ja CO2-päästöjen vähennykset kuin mitä on tähän mennessä ollut mahdollista monille teräksen sovelluksille.
Virtuaalisen teräksen tuotantoalustan käsite mahdollistaa teräksen valmistusketjun virtuaalisen hallinnan ja säädön. Koko uusien terästen tuotantoreitti voidaan tutkia yhdellä alustalla, joka koostuu useista materiaali- ja prosessimalleista ilman tarvetta kalliille kehitykselle ja aikaa vievälle kokeelliselle työlle. Virtuaalinen teräsplatform mahdollistaa prosessi- ja terässuunnittelun käyttäen suunniteltuja uusia teräksiä (prosessit ja ominaisuudet) ja sovelluksia, jotka perustuvat loppukäyttäjän vaatimuksiin, eli takautuvaan suunnitteluun. Tämän tutkimuksen vaikutus optimoidaan vahvistamaan tehokkaita käsittelyreittejä kestävään teräksenvalmistukseen.
Kokonaiskuva
FOSSA2-projektin tavoitteena on käynnistää siirtyminen kohti hiilineutraalia Suomea, ja se noudattaa olennaisena osana Metallintuottajien strategista tutkimusohjelmaa. Lisäksi on kolme muuta kansallista projektia, jotka tukevat SRA:n toteutumista: 1) TOCANEM1/2, 2) NECOLEAP/Canelis ja 3) FFS1/2
FOSSA2-projekti on läheisessä yhteydessä FFS1/2-projektiin, jossa fossiilittomasta teräksenvalmistuksesta on keskeinen painopiste. Näin ollen FOSSA2-sovellukset on suunniteltu perustuen hiilineutraaliin teräksenvalmistusreittiin. Projektien työ on linkitetty seuraavasti:
- FOSSA2-sovellukset on suunniteltu perustuen vedyllä vähentämiseen ja uusiin EAF (sähkökaariuunin) prosesseihin, jotka kehitetään FFS-projektissa.
- Oikeiden kemiallisten koostumusten ja korkean teräksen puhtauden on täytyttävä loppukäyttäjien tarpeisiin (FFS), ja tämä saavutetaan uusilla termomekaanisilla käsittelyillä, edistyneillä suunnittelulla ja työpajatekniikoilla (FOSSA2).
- Uudet tuotteet vaikuttavat teräksen sisäiseen ja ulkoiseen kierrätykseen (FFS). Lisäksi pidempi käyttöikä ja kevytrakenteiset rakenteet vähentävät CO2-päästöjä teräksen sovelluksissa (FOSSA2).
- Hankkeiden vaikutus perustuu pääasiassa liiketoiminnan muutokseen, kestävään kasvuun ja kehittyneisiin sovelluksiin (FOSSA II).
Tavoitteet
FOSSA2-projekti on laadittu sekä EU:n että Suomen yhteisen tavoitteen kontekstissa saavuttaa hiilineutraalius vuoteen 2035 ja 2050 mennessä. Näin ollen projekti keskittyy huipputason innovaatioihin, luoden uusia metallurgisia osaamisia ja malleja sekä rakentaen työkalupakkeja pitkän ja lyhyen aikavälin tulevaisuuden tarpeisiin. FOSSA2-projekti testaa myös teorioita koelaitostoiminnoissa pääkumppaneiden kanssa ja sillä on myös ainutlaatuinen toimintamalli.
On tärkeää käynnistää FOSSA2 niin pian kuin mahdollista, koska pääajatuksena on, että Suomi tekee johtavan liikkeen aloitteen maailmanlaajuisesti fossiilittoman teräksen kehittämiseksi ja siten pysyy muiden edellä. Näin ollen FOSSA2:n tulokset voidaan nopeasti laajentaa suomalaiseen terästuotantoon, työpajoihin ja loppukäyttäjille, mahdollistaen niille vahvistaa johtavaa asemaansa fossiilittomissa teräksissä ja teräksen sovelluksissa. Tässä hankkeessa kehitettävät tiedot ja uudet käsitteet muodostavat olennaisen perustan uusille terästuotteille ja liiketoiminta-innovaatioille.
Tästä hankkeesta syntyvät mahdollisuudet voivat olla äärimmäisen tärkeitä, jotta:
• Mahdollistetaan ilmastoneutraali ja kilpailukykyinen terästuotanto, teräksen innovaatiot ja teräksen sovellukset (yhdessä projektien FFS, TOCANEM ja SRF kanssa).
• Altistetaan Suomi suurille, hyödyntämättömille fossiilittoman teräksen sovellusmarkkinoille.
• Turvataan strategisen teollisuuden läsnäolo Suomessa tärkeänä osana arvoketjuja.
• Mahdollistetaan huipputason osaaminen muille teollisuudenaloille.
• Parannetaan teollista symbioosia, mukaan lukien mutta ei rajoittuen kiertotalouteen ja teollisuuden ja energiamurroksen integrointiin.
Vaikutukset
FOSSA2-projektin vaikutukset voidaan jakaa suoriin ja epäsuoriin vaikutuksiin.
Suorat vaikutukset:
Liiketoimintavaikutukset:
• FOSSA2-kumppaneiden vuotuinen tavoite on arviolta 500 miljoonaa euroa (vuoteen 2030 mennessä).
• Teräksen ja insinööriteollisuuden vuosittain myytyjen teollisuustuotteiden arvo on noin 36 miljardia euroa eli 40 % kokonaisteollisuustuotannosta (lähde: Tilastokeskus). FOSSA2:n tavoitteena on vaikuttaa suoraan yli 10 %:iin tästä teollisuustuotannosta (uusien tuotteiden, prosessien ja liiketoiminnan osalta).
• Suora vaikutus voidaan saavuttaa allokoimalla noin 80 % vientiin (lähde: Tilastokeskus).
Päästökauppalaskelma perustuu FOSSA2:n ja FFS:n tuloksiin:
• FOSSA2:n tulokset mahdollistavat teräsrakenteiden painojen vähentämisen liikkuvissa laitteissa ja siten CO2-päästöjen ja raaka-aineiden käytön vähentämisen (arviolta 5–8 miljoonaa tonnia vuodessa Suomessa) valtavalla potentiaalilla maailmanlaajuisesti. Tämän arvioidaan toteutuvan vuosina 2025–2050.
• FFS:n tavoitteena on vähentää CO2-päästöjä 4–7 miljoonaa tonnia vuodessa uusilla teräksenvalmistusteknologioilla terästeollisuudessa. Tämä mahdollistaa noin 5 %:n vähennyksen CO2-päästöissä Suomessa.
• FOSSA2, FFS ja TOCANEM yhdessä voivat auttaa vaikuttamaan päästökauppaan Suomessa jopa 15 %:n verran ja siten vaikuttaa kilpailuetuun 125 miljoonaa euroa vuodessa. Tämä laskelma perustuu noin 5 miljoonaan tonniin hiiliteräksen tuotantoa vuodessa ja päästöhinnan muutokseen 25 eurosta hiilidioksiditonnilta (vuonna 2020) 50 euroon tonnilta (vuonna 2035) (Lähde: IDDRI 2019).
Epäsuorat vaikutukset:
Epäsuorat liiketoimintavaikutukset tiivistävät tulevaisuuden liiketoimintamahdollisuudet, kun taas epäsuorat sosiaaliset vaikutukset sisältävät strategisia osaamisia, jotka ovat olennaisia yhteiskunnalle tulevaisuudessa:
• Uusi liiketoiminta. Ideana on luoda uutta, pääasiassa arvopohjaista liiketoimintaa, joka vaatii uusia osaamisia erityisesti ympäristöön liittyvillä teknologioilla. Se voi myös edistää arvoketjua tutkimusvaiheesta loppukäyttäjille innovatiivisille sovelluksille.
• Teknologinen harppaus. Se viittaa kestävään teknologiaan terästuotteissa, valmistuksessa ja loppukäyttäjien liiketoiminnassa. Pääajatuksena on kehittää uusia sovelluksia optimoidulla tuottavuudella ja käyttöiällä. Lisäksi virtuaalinen teräksen tuotanto yhdistettynä suhteellisen uuteen käsitteeseen nimeltä ”Takautuva suunnittelu” voi avata uusia, mallinnukseen perustuvia liiketoimintamahdollisuuksia.
• Yhteiskunnallinen hyöty. FOSSA2 vahvistaa yhteistyötä suomalaisten teräksenvalmistusyritysten välillä loppukäyttäjien tarpeiden täyttämiseksi ja auttaa ymmärtämään tulevaisuuden haasteita. On selvää, että hanke ennakoi vahvistuvaa erityisosaamista Suomessa.